2.2电位法讲解
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玻璃膜电极
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玻璃膜电位的形成
水化硅胶层厚度：0.01～10 μm。在水化层，玻璃上 的Na+与溶液中H+发生离子交换而产生相界电位。
水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化 层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿 溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位。 两者之和 构成膜电位。
具有较高的选择性，需要在pH5～7之间使用，pH高 时，溶液中的OH-与氟化镧晶体膜中的F-交换，pH较低时， 溶液中的F -生成HF或HF2 - 。
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wk.baidu.com
（2）硫离子单晶膜电极
Ag2S粉末压片制成，电极的导电性较高，膜内的Ag+为 电荷的传递者。25℃时，电极电位为
S
2
0.0592 k lg aS2 2
M
2
0.0592 k lg aM2 2
固态型膜电极：
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2.玻璃膜（非晶体膜）电极
非晶体膜电极，玻璃膜的组成不同可 制成对不同阳离子响应的玻璃电极。
H+响应的玻璃膜电极：敏感膜厚度约 为0.05mm。
SiO2基质中加入Na2O，Li2O和CaO烧 结而成的特殊玻璃膜。 水浸泡后，表面的 Na+ 与水中的 H+ 交换， 表面形成水合硅胶层 。 玻璃电极使用前，必须在水溶液中 浸泡。
内外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度 也一定，则电池电动势为
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RT E E ln ai nF
离子选择性电极类别
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类
离子选择性电极(又称膜电极)
原电极（primary electrodes） 晶体膜电极（crystalline membrane electrodes） 均相膜电极（homogeneous membrane electrodes） 非均相膜电极(heterogeneous membrane electrodes)
（3）X- 阴离子多晶膜电极
分别由Ag2S-AgCl，Ag2S-AgBr，Ag2S-AgI，Ag2SAgSCN 等粉末压片的敏感膜可制成对相应阴离子响应的 X-阴离子选择性电极，在25℃时的电极电位为：
X- = k - 0.0592 lgaX08:35:42
（4）阳离子膜电极
由Ag2S-CuS，Ag2S-PbS，Ag2S-CdS等粉末压片的敏感 膜可制成分别对相应Cu2+，Pd2+，Cd2+等二价阳离子响应的 膜电极，在25℃时的电极电位为
非晶体膜电极（crystalline membrane electrodes）
刚性基质电极（rigid matrix electrodes） 流动载体电极(electrodes with a mobile carrier) 敏化电极（sensitized electrodes） 气敏电极（gas sensing electrodes） 酶电极（enzyme electrodes）
第二章 基本电化学分析法
Basic electrochemical analysis
2.2.1 电位分析 基本原理 2.2.2 离子选择 电极的原理
第二节 电位法
Potentiometry
2.2.3 离子选择 电极的特性
2.2.4 电位分析 方法的应用
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2.1.1 电位法基本原理
电位分析是通过在零电流条件下测 定两电极间的电位差（电池电动势） 所进行的分析测定。 ΔE = + - - + 液接电位 装置：参比电极、指示电极、电位 差计。 当测定时，参比电极的电极电位保 持不变，电池电动势随指示电极的电 极电位而变，而指示电极的电极电位 随溶液中待测离子活度而变。
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1.晶体膜电极
（1）氟离子单晶膜电极
敏感膜：(氟化镧单晶)
掺有EuF2 的LaF3单晶切片；
内参比电极：Ag-AgCl电极(管内)。
内参比溶液：0.1 mol· L-1的NaCl和0.01 mol · L-1的NaF 混合溶液（F-用来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内参 比电极的电位）。
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玻璃膜电位的形成
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玻璃膜电位
玻璃电极放入待测溶液， 25℃平衡后： H+溶液== H+硅胶 内 = k1 + 0.059 lg( a2 / a2’ ） 外 = k2 + 0.059 lg(a1 / a1’ ） a1 ， a2 ：外部试液和电极内参比溶液的H+活度； a’1 ， a’2 ：玻璃膜外、内水合硅胶层表面的H+活度； k1 ， k2 则是由玻璃膜外、内表面性质决定的常数。 玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则 k1=k2 ， a ’ 1 = a’ 2 膜 = 外 - 内 = 0.059 lg( a1 / a2） 由于内参比溶液中的H+活度（ a2）是固定的，则 膜 = K´ + 0.059 lg a1 = K´ - 0.059 pH试液
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原理:
LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F可以移入晶格邻近的空穴而导电。对于 一定的晶体膜，离子的大小、形状和电 荷决定其是否能够进入晶体膜内，故膜 电极一般都具有较高的离子选择性。 当氟电极插入到 F- 溶液中时， F- 在晶 体膜表面进行交换。25℃时
膜 = k - 0.059 lgaF- = k + 0.059 pF
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2.2.2 离子选择性电极的原理
指示电极：离子选择性电极（膜电极）。 特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。 敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。 膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。
将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，则电池结构为
外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极 （敏感膜）
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讨论:
(1) 玻璃膜电位与试样溶液中的pH呈线性关系。式中K´ 是由玻璃膜电极本身性质决定的常数。 (2) 电极电位应是内参比电极电位和玻璃膜电位之和。 (3) 不对称电位(25℃)： 膜 = 外 - 内 = 0.059 lg( a1 / a2） 如果 a1= a2 ，则理论上膜=0，但实际上膜≠0。
玻璃膜电极
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玻璃膜电位的形成
水化硅胶层厚度：0.01～10 μm。在水化层，玻璃上 的Na+与溶液中H+发生离子交换而产生相界电位。
水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化 层扩散至干玻璃层，干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿 溶出的离子，离子的相对移动产生扩散电位。 两者之和 构成膜电位。
具有较高的选择性，需要在pH5～7之间使用，pH高 时，溶液中的OH-与氟化镧晶体膜中的F-交换，pH较低时， 溶液中的F -生成HF或HF2 - 。
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（2）硫离子单晶膜电极
Ag2S粉末压片制成，电极的导电性较高，膜内的Ag+为 电荷的传递者。25℃时，电极电位为
S
2
0.0592 k lg aS2 2
M
2
0.0592 k lg aM2 2
固态型膜电极：
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2.玻璃膜（非晶体膜）电极
非晶体膜电极，玻璃膜的组成不同可 制成对不同阳离子响应的玻璃电极。
H+响应的玻璃膜电极：敏感膜厚度约 为0.05mm。
SiO2基质中加入Na2O，Li2O和CaO烧 结而成的特殊玻璃膜。 水浸泡后，表面的 Na+ 与水中的 H+ 交换， 表面形成水合硅胶层 。 玻璃电极使用前，必须在水溶液中 浸泡。
内外参比电极的电位值固定，且内充溶液中离子的活度 也一定，则电池电动势为
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RT E E ln ai nF
离子选择性电极类别
1976年IUPAC基于膜的特征，推荐将其分为以下几类
离子选择性电极(又称膜电极)
原电极（primary electrodes） 晶体膜电极（crystalline membrane electrodes） 均相膜电极（homogeneous membrane electrodes） 非均相膜电极(heterogeneous membrane electrodes)
（3）X- 阴离子多晶膜电极
分别由Ag2S-AgCl，Ag2S-AgBr，Ag2S-AgI，Ag2SAgSCN 等粉末压片的敏感膜可制成对相应阴离子响应的 X-阴离子选择性电极，在25℃时的电极电位为：
X- = k - 0.0592 lgaX08:35:42
（4）阳离子膜电极
由Ag2S-CuS，Ag2S-PbS，Ag2S-CdS等粉末压片的敏感 膜可制成分别对相应Cu2+，Pd2+，Cd2+等二价阳离子响应的 膜电极，在25℃时的电极电位为
非晶体膜电极（crystalline membrane electrodes）
刚性基质电极（rigid matrix electrodes） 流动载体电极(electrodes with a mobile carrier) 敏化电极（sensitized electrodes） 气敏电极（gas sensing electrodes） 酶电极（enzyme electrodes）
第二章 基本电化学分析法
Basic electrochemical analysis
2.2.1 电位分析 基本原理 2.2.2 离子选择 电极的原理
第二节 电位法
Potentiometry
2.2.3 离子选择 电极的特性
2.2.4 电位分析 方法的应用
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2.1.1 电位法基本原理
电位分析是通过在零电流条件下测 定两电极间的电位差（电池电动势） 所进行的分析测定。 ΔE = + - - + 液接电位 装置：参比电极、指示电极、电位 差计。 当测定时，参比电极的电极电位保 持不变，电池电动势随指示电极的电 极电位而变，而指示电极的电极电位 随溶液中待测离子活度而变。
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1.晶体膜电极
（1）氟离子单晶膜电极
敏感膜：(氟化镧单晶)
掺有EuF2 的LaF3单晶切片；
内参比电极：Ag-AgCl电极(管内)。
内参比溶液：0.1 mol· L-1的NaCl和0.01 mol · L-1的NaF 混合溶液（F-用来控制膜内表面的电位，Cl-用以固定内参 比电极的电位）。
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玻璃膜电位的形成
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玻璃膜电位
玻璃电极放入待测溶液， 25℃平衡后： H+溶液== H+硅胶 内 = k1 + 0.059 lg( a2 / a2’ ） 外 = k2 + 0.059 lg(a1 / a1’ ） a1 ， a2 ：外部试液和电极内参比溶液的H+活度； a’1 ， a’2 ：玻璃膜外、内水合硅胶层表面的H+活度； k1 ， k2 则是由玻璃膜外、内表面性质决定的常数。 玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则 k1=k2 ， a ’ 1 = a’ 2 膜 = 外 - 内 = 0.059 lg( a1 / a2） 由于内参比溶液中的H+活度（ a2）是固定的，则 膜 = K´ + 0.059 lg a1 = K´ - 0.059 pH试液
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原理:
LaF3的晶格中有空穴，在晶格上的F可以移入晶格邻近的空穴而导电。对于 一定的晶体膜，离子的大小、形状和电 荷决定其是否能够进入晶体膜内，故膜 电极一般都具有较高的离子选择性。 当氟电极插入到 F- 溶液中时， F- 在晶 体膜表面进行交换。25℃时
膜 = k - 0.059 lgaF- = k + 0.059 pF
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2.2.2 离子选择性电极的原理
指示电极：离子选择性电极（膜电极）。 特点：仅对溶液中特定离子有选择性响应。 敏感元件：单晶、混晶、液膜、功能膜及生物膜等构成。 膜电位：膜内外被测离子活度的不同而产生电位差。
将膜电极和参比电极一起插到被测溶液中，则电池结构为
外参比电极‖被测溶液( ai未知)∣ 内充溶液( ai一定)∣ 内参比电极 （敏感膜）
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讨论:
(1) 玻璃膜电位与试样溶液中的pH呈线性关系。式中K´ 是由玻璃膜电极本身性质决定的常数。 (2) 电极电位应是内参比电极电位和玻璃膜电位之和。 (3) 不对称电位(25℃)： 膜 = 外 - 内 = 0.059 lg( a1 / a2） 如果 a1= a2 ，则理论上膜=0，但实际上膜≠0。